BG 
EN Генетична организация на ДНК. Генетичен код.
Едно вещество може да бъде материален субстрат на наследствеността, ако едновременно отговаря на следните условия:
Редакционна бележка: Препратките към фигури в този текст са останали от печатното издание, от което е пренесен. Самите фигури не са възпроизведени тук.
При изготвянето на този текст са ползвани материали от учебници по биология.
- Строежът на молекулите му да позволява записване и запазване на наследствената информация.
- Количеството му в клетките да е постоянно, да не се променя или да не изчезва и да не се синтезира наново.
- Да се самовъзпроизвежда съвсем точно и новите копия да се разпределят по равно във всички клетки и във всички индивиди. Това осигурява предаването на наследствената информация.
Защо носителят е ДНК
За записване на наследствената информация молекулите, които я носят, трябва да бъдат хетерополимерни (изградени от различни мономери). Специфичното подреждане на мономерите определя конкретната информация. Тази информация ще се "чете", ако хетерополимерът е линеен.
Линейните хетерополимери в живата клетка са белтъците и нуклеиновите киселини. Установено е, че единствено ДНК е в относително постоянно количество в клетките на индивидите от един и същ вид. При това в телесните клетки тя е два пъти повече, отколкото в зрелите полови клетки. Ето защо при половото размножаване нейното количество в новите индивиди остава същото.
Постоянното количество и особеностите в строежа на ДНК удовлетворяват първите две условия от посочените по-горе. Както редуването и комбинирането на буквите в думи определя техния смисъл, така и редуването и комбинирането на нуклеотидите в молекулата на ДНК дава възможност за записване на конкретна информация.
Репликация на ДНК
Благодарение на строежа и на комплементарността (допълнителността) на двете съставящи ДНК вериги е осигурено и третото условие - молекулата може по съвсем точен начин да се самовъзпроизвежда (да се реплицира). Процесът се нарича репликация на ДНК.
Репликацията на ДНК се осъществява по следния начин (фиг. 1.22.): двойната спирала на молекулата се разплита под действието на специални ензими, като се разкъсват водородните връзки между срещулежащите бази. Върху всяка единична верига започва да се синтезира допълващата я (комплементарната й) верига. При това се спазват правила за комплементарност (допълнителност): срещу аденина винаги застава тимин, а срещу тимина - аденин, срещу гуанина - цитозин, и срещу цитозина - гуанин. Всяка единична верига от ДНК служи като своеобразна матрица, която определя последователността на нуклеотидите в новосинтезираната верига.
Репликацията на ДНК става въз основа на матричния принцип: макромолекула при изграждането си копира първичната структура на друга макромолекула. Всяка новоизградена верига ДНК копира структурата на верига от старата молекула.
Репликацията на ДНК става сравнително бързо. При бактериите тя започва от една точка и протича последователно (пълзи) по цялата дължина на молекулата. Скоростта е 30 mm/min, което означава, че за 1 s се изгражда нов участък от 500 нуклеотида. Еукариотните организми имат много по-дълги молекули ДНК в сравнение с прокариотните. Ако при тях репликацията става по същия начин, тя би продължила много дълго, а това не е така. Установено е, че във всяка хромозома на еукариотните клетки репликацията започва едновременно от няколко точки. Тяхната молекула ДНК е съставена от много едновременно реплициращи се участъци, наречени репликони.
Гените и белтъците
Редица изследвания показват, че гените са участъци от молекулата на ДНК и контролират синтезирането на специфични белтъци. В един ген е програмирано синтезирането на една полипептидна верига.
Белезите на организмите се определят от структурата и функцията на тези белтъци. При изменяне на някои гени определени белтъчни молекули променят структурата или функцията си.
Човек може да страда от болестта сърповидноклетъчна анемия. Тя е резултат от замяната на една аминокиселина с друга в молекулата на хемоглобина, с което се променят и неговите свойства. Той много трудно се свързва с O2 и трудно го отдава. Сърповидноклетъчната анемия е наследствена болест и се контролира от генотипа. Това показва, че първичната структура на белтъчните молекули се определя от генотипа.
Генетичният код
Молекулата на ДНК е изградена от комбинирането на 4 нуклеотида, които се повтарят в различни комбинации. Аминокиселините в белтъчните молекули са 20. Ако допуснем, че последователността на нуклеотидите в молекулата на ДНК определя подреждането на аминокиселините в полипептидната верига, то не е възможно един нуклеотид да определя мястото на една аминокиселина. Ако това се осъществява от 2 последователни нуклеотида, възможни са 42=16 комбинации. Те също не са достатъчни. Ф. Крик доказа, че 3 последователни нуклеотида от веригата на ДНК, наречени триплет, определят мястото на 1 аминокиселина в полипептидната верига.
Възможните комбинации от различни триплети са 43=64. 61 от тях определят мястото на 20-те аминокиселини, а 3 са безсмислени.
Мястото на всяка аминокиселина в полипептидната верига се определя от три последователни нуклеотида в молекулата на ДНК.
В кибернетиката изобразяването на едни обекти чрез други се нарича кодиране. Тъй като триплетът "изобразява" мястото на една аминокиселина, той е наречен още кодон (кодираща единица).
Начинът на записване на наследствената информация в молекулата на ДНК се нарича генетичен код.